Vorig jaar werden we verwend met Gravity, dit jaar met Interstellar. Bleven we met Gravity nog relatief dicht bij de Aarde, Interstellar is ambitieuzer en brengt ons meteen naar een ander sterrenstelsel. Nochtans speelt het verhaal zich af in de niet zo verre toekomst, met een technologie die niet zo veel op de onze vooruit is. Hoe slagen de astronauten er dan in om zo ver te reizen? Via een wormgat natuurlijk, de favoriete plot device van iedere sci-fi-auteur.
Voor wie geen idee heeft wat een wormgat is, geef ik graag een korte introductie in elementaire wormgatenfysica. Het komt erop neer dat een wormgat een snellere en kortere weg is tussen twee punten in het heelal. Veel korter dan de weg die je normaal gezien zou moeten nemen. Stel dat een ster een miljoen lichtjaar van ons verwijderd is, dan betekent dat dat het licht – aan een fenomenale snelheid van 299.792.458 m/s (meer dan een miljard kilometer per uur) – er een miljoen jaar over doet om van hier naar daar (of andersom) te reizen. Die snelheid van het licht is de absolute snelheidslimiet in het heelal. Niets kan sneller, en enkel massaloze deeltjes (zoals licht of andere vormen van elektromagnetische straling) kunnen zich met die maximale snelheid verplaatsen. Met onze huidige rakettechnologie komen we niet eens in de buurt, zodat een reis naar de buitenplaneten van ons eigen zonnestelsel – op amper enkele lichtminuten van ons verwijderd — al meerdere jaren duurt. Zo heeft het snelste ruimtetuig ooit door mensen gemaakt – de Pluto-sonde New Horizons – nog altijd negen en een half jaar nodig om Pluto te bereiken. Je begrijpt: met dergelijke duizelingwekkende afstanden kunnen we niet zomaar naar andere sterren reizen.
Een wormgat zorgt er niet voor dat je sneller dan het licht kunt reizen – want dat is dus absoluut onmogelijk –, maar zorgt er wel voor dat de afstand tussen ons zonnestelsel en die verre ter of planeet drastisch ingekort wordt, waardoor het mogelijk wordt om die afstand in een veel kortere tijd te overbruggen. De naam ‘wormgat’ komt van de gaten of tunnels die wormen in appels boren. Als je het heelal zou voorstellen als de schil van de appel, dan moet je normaal gezien de halve omtrek van de appel afleggen om aan de andere kant te komen, maar als de worm een gat boort doorheen het centrum van de appel, dan ontstaat daarmee een kortere route. Een wormgat in het heelal is ook zoiets, maar dan met een extra dimensie en met een nog spectaculairder resultaat.
Wormgaten zijn echter zeer theoretisch, en vooralsnog denken wetenschappers dat er enkel microscopische wormgaten kunnen bestaan, veel te klein om een ruimteschip of een mens door te sturen. En bovendien hebben die theoretische wormgaten een extreem korte levensduur, zodat je niet eens de tijd krijgt om er doorheen te gaan voordat het wormgat in elkaar klapt. Het lijkt er dus niet meteen op dat we in de eerstkomende jaren via wormgaten naar andere sterren en planeten zullen reizen.
Maar gelukkig trekken sciencefictionauteurs zich daar weinig van aan. Ze gaan ervan uit dat wormgaten prima te gebruiken zijn om ruimtetuigen doorheen te sturen en zo in een mum van tijd duizenden, miljoenen of zelfs miljarden lichtjaren te overbruggen. Het wormgat in Interstellar – dat spontaan ergens in de buurt van Saturnus verschijnt, een diameter van 2 km heeft en decennia lang open blijft – maakt een verbinding tussen ons zonnestelsel en een stelsel op maar liefst tien miljard lichtjaar afstand. In het centrum van dat stelsel staat geen ster, maar een gigantisch actief zwart gat, waar planeten omheen draaien. Het wormgat lijkt gecreëerd te zijn door een buitenaardse intelligentie die het blijkbaar goed voor heeft met de mensheid.
Afgezien van de speculatieve elementen scoort deze film bijzonder goed op wetenschappelijke nauwkeurigheid. Het wormgat en het zwarte gat worden bijzonder waarheidsgetrouw in beeld gebracht. Rond het zwarte gat draait een accretieschijf: een oplichtende schijf van verhit materiaal dat in het zwarte gat dreigt te vallen. De ruimte in de buurt van het zwarte gat wordt echter enorm gekromd door het extreem grote zwaartekrachtsveld van het gat, waardoor het mogelijk is om delen van de accretieschijf te zien die zich áchter het zwarte gat bevinden. De rendersoftware die gebruikt wordt om de beelden te genereren, hield daar oorspronkelijk geen rekening mee, maar werd aangepast met de relativistische formules die de kromming van de ruimtetijd beschrijven, zodat waarheidsgetrouwe beelden gegenereerd konden worden.
De film heeft het ook bij het rechte eind voor wat betreft de relativistische effecten van de nabijheid van een groot zwaartekrachtsveld, dat ervoor zorgt dat de tijd op de ene plaats met een andere snelheid verloopt dan op de andere. Daardoor worden de astronauten die naar de planeet dichter bij het zwarte gat reizen minder snel oud dan wie op grotere afstand blijft. In eerste instantie merken ze er weinig van – de tijd lijkt voor hen normaal te verlopen –, maar bij hun terugkeer (volgens hun klokken slechts enkele uren later) merken ze dat ondertussen voor de buitenwereld 23 jaar verstreken zijn. Als je hier niet vertrouwd mee bent kan dit zeer vreemd overkomen, maar dit is geen sciencefiction; dit is écht hoe het universum in elkaar zit.
Dit effect, tijdsdillatatie genaamd, is reëel en wordt verklaard door Einsteins algemene relativiteitstheorie. Zelfs op Aarde moeten we met dat effect rekening houden, zij het dan in beperktere mate. De meeste mensen staan er wellicht niet bij stil dat het GPS-systeem in hun auto of in hun smartphone niet zou werken zonder rekening te houden met de effecten van de algemene relativiteitstheorie. Voor plaatsbepaling via GPS wordt gebruik gemaakt van extreem nauwkeurige atoomklokken aan boord van de GPS-satellieten. Maar omdat die satellieten in een baan op 20.200 km hoogte rond de Aarde draaien, bevinden ze zich in een minder sterk zwaartekrachtsveld dan wij, hier op het aardoppervlak. Het gevolg is dat de atoomklokken op Aarde een heel klein beetje langzamer lopen dan identieke atoomklokken in de GPS-satellieten. Met de formules van de algemene relativiteitstheorie valt precies te berekenen hoe je voor dat effect moet corrigeren, en alleen op die manier kan een systeem als GPS correct functioneren.
Intermezzo: als er dus nog eens iemand vraagt waar ver-van-mijn-bed-dingen als Einsteins relativiteitstheorie eigenlijk goed voor zijn, antwoord dan maar gerust dat ze zonder die relativiteitstheorie nog altijd verloren zouden rijden als ze ergens naartoe moeten.
De reden waarom Interstellar zo goed scoort op het gebied van wetenschappelijke juistheid, is omdat de producers voor een keer wel goed geluisterd hebben naar hun wetenschappelijk adviseur. Die adviseur is niemand minder dan Kip Thorne, een vooraanstaand theoretisch fysicus en een wereldautoriteit op het gebied van zwaartekracht, zwarte gaten en wormgaten. In zijn jongste boek, The science of Interstellar, licht Thorne de wetenschap van Interstellar nader toe. Kip Thorne is ook een van de executive producers van de film, en een van de robots in Interstellar, KIPP, is naar hem genoemd.
Dit gezegd zijnde moet ik er toch wel meteen aan toevoegen dat niet álles in Interstellar wetenschappelijk oké is. Er zitten toch wel enkele zaken in die een beetje bij het haar gegrepen zijn (zoals de enorm grote golf in vrij ondiep water, of de bevroren wolken), maar de wormgaten- en zwartegatenfysica in de film is bijzonder degelijk en het ruimteschip is behoorlijk realistisch, en dat is het voornaamste. Op het internet zijn ondertussen een hoop sites te vinden waar de wetenschap van Interstellar uitgebreid wordt besproken en bediscussieerd.
Over de plot zelf zal ik hier niet uitweiden, deze blogpost is al lang genoeg. Maar ik vond de film heel erg knap gemaakt, zodat ik hem ondertussen alvast een tweede keer in de bioscoop ben gaan bekijken. Ik ben ook van plan om de blu-ray aan mijn collectie toe te voegen van zodra hij uitkomt, en ik heb uiteraard ook het boek van Kip Thorne op mijn leeslijst gezet. De regie is van Christopher Nolan (bekend van o.a. Batman Begins en sequels, Inception, Insomnia, Memento), en er spelen heel wat bekende acteurs in mee: Matthew McConaughey, Anne Hathaway, Jessica Chastain, Michael Caine, Matt Damon en John Lithgow.
www.its.caltech.edu/~kip
www.space.com
www.interstellarmovie.net
Behalve foto’s en een video zijn er ook enkele maquettes te zien, onder andere van het gebouw van de broeders Xaverianen, waar ik zes jaar lang school heb gelopen. Ook dat gebouw is ondertussen afgebroken en vervangen door moderne flats, maar bij het zien van de bijzonder gedetailleerde maquette kwamen al mijn lagereschoolherinneringen in een flits terug naar boven.
FACTS wordt steeds groter, dus ik heb veel tijd doorgebracht bij de verschillende stands van dealers en fanclubs. Daardoor had ik alleen maar tijd voor de panels van Christopher Judge en Lou Ferrigno, een stukje van het panel van Adam Brown, en geen tijd voor de cosplay. Als je alles wilt zien op FACTS, dan heb je wel degelijk twee dagen nodig.
Nog tot eind 